Стандартизація, спеціалізація, уніфікація і досконалість обладнання БУ

Буріння геологорозвідувальних свердловин здійснюється для вирішення найрізноманітніших завдань народного господарства, причому в різних геолого-технічних умовах.

Діапазон глибин буріння дуже широкий - від декількох метрів до декількох тисяч метрів. Нижня межа цього діапазону при бурінні на тверді корисні копалини перевищує 3000 м.

Все це обумовлює застосування різних способів і технологічних режимів. Розробка і випуск обладнання вузького цільового призначення в таких умовах призводять до його багатотипності, а це значно ускладнює організацію його серійного виробництва, експлуатацію, обслуговування і ремонт. У зв'язку з цим питання стандартизації та уніфікації бурового обладнання набувають важливе значення.

Стандарт у широкому сенсі слова – це зразок, еталон, модель, що приймається за вихідні для співставлення з ними інших подібних об'єктів.

Стандартизація - діяльність, що полягає в знаходженні на рішень для повторюваних завдань у сфері науки, техніки та економіки, спрямовані на досягнення оптимального ступеня впорядкування у певній галузі.

Застосування стандарту сприяє поліпшенню якості готової продукції, підвищенню продуктивності праці, рівня уніфікації, розвитку автоматизації виробничих процесів, зростанню ефективності експлуатації та ремонту виробів.

Стандартизація бурових установок перш за все вимагає визначення їх номенклатури за цільовим призначенням - установки для геологічної зйомки, пошуків та картування, для буріння свердловин на тверді корисні копалини, для інженерно-геологічних пошуків і гідрогеологічних досліджень, буріння розвідувальних та експлуатаційних свердловин на воду, нафту і газ, геофізичних досліджень, технічних (вибухових, кабельних та ін) свердловин.

Одним з важливих вимог, що пред'являються до бурового обладнання, є хороша транспортабельність. Особливо це важливо при розвідці у важкодоступних місцях (гірська місцевість, болота та ін.) За цією ознакою можуть бути виділені бурові установки, які розбираються на окремі вузли, пристрої для транспортування вручну, автомобільним, водним транспортом або тракторами, а також вертольотами. Можливе створення самохідних бурових установок на транспортних базах високої прохідності.

Спосіб буріння визначається умовами буріння і вимогами до випробування, вимагає відповідних параметрів обладнання і, безсумнівно, впливає на його конструктивний вигляд. А це в свою чергу вимагає поділу обладнання в залежності від способів буріння.

Однак збіг або близькість параметрів дозволяє поєднувати в одному обладнанні можливість застосування декількох способів буріння. Отже, можуть бути виокремлені групи обладнання, призначені для одного або декількох технологічних способів (обертальний, ударно-обертальний тощо), тобто розроблений певний ряд бурових установок для застосування в даних гірничо-технічних умовах.

Таким чином, при складанні стандартів бурового обладнання враховують такі вихідні дані:

- умови експлуатації;

- конструкції свердловин;

- промислові способи буріння свердловин;

- перспективи розвитку геологорозвідувальних робіт;

- досягнення вітчизняного і зарубіжного досвіду бурового машинобудування.

З метою підвищення економічної ефективності буріння свердловин 0... 3000 м (СТ РЕВ 771-77 і 770-77 СТСЕВ) передбачено створення параметричного ряду бурових установок, що відрізняються один від одного числовими значеннями основних параметрів (глибиною буріння, вантажопідйомністю, потужністю приводу, масою та ін.) Стандарти передбачають використання обертального й ударно-обертального способів з застосуванням алмазних і твердосплавних коронок і шарошкових доліт.

Параметричний ряд поділяє всі бурові установки для колонкового буріння на 8 класів і характеризує кожний клас 15-ма значеннями основних параметрів [8].

В якості головного параметра прийнята номінальна глибина буріння вертикальних свердловин алмазними і твердосплавними коронками. Числові значення головного параметра для кожного класу установок при побудові ряду розбивали на ряди чисел, що утворюються за законом геометричної прогресії.

Стандартом передбачено чотири основних ряди (R5, R10, R20, R40) і один додатковий - R80. При виборі значень параметрів установки для 3... 8-го класів використано ряд R5, що має знаменник прогресії 1,58, а для 1... 2-го класів - ряд R10 із знаменником 1,26.

Основним буровим снарядом для установок 3... 8-го класів прийнята сталева бурильна колонна діаметром 50 мм з алмазним породоруйнуючим інструментом діаметром 59 мм. Маса 1 м такого снаряду (з урахуванням маси з'єднувальних елементів) для свічок довжиною 18,6... 9,5 м становить 6,5... 6,9 кг.

Номінальні геолого-технічні умови - буріння свердловин у вертикальному напрямку при відсутності інтенсивного викривлення і звуження стовбура, обвалів стінок свердловини, поглинань промивної рідини.

Потужність установок забезпечує буріння свердловин до проектної глибини з частотою обертання до 600 хв^-1. Однак застосування легкосплавних бурильних труб дозволить збільшити можливу глибину буріння з такою частотою обертання. Стандарт передбачає застосування електричного приводу, двигунів внутрішнього згоряння, а також гідравлічних і пневматичних двигунів. У технічній характеристиці дана потужність тільки для електродвигуна. Для інших типів приводу вона встановлюється розрахунковим шляхом з урахуванням перевантажувальної здатності двигуна і забезпечення вантажопідйомності верстата.

Стандарт передбачає такі модифікації установок: стаціонарні, самохідні, змонтовані на різних транспортних базах, пересувні на санях або причепах. Стаціонарні установки підрозділяють на блокові, що перевозяться окремими-блоками, і розбірні (на вузли) для транспортування. Передбачено також оснащення установок приладами контролю процесу буріння - показуючими, реєструючими і сигналізуючими – і засобами механізації допоміжних операцій.

Розглянуто також питання індексації бурових установок, в основу якої покладено наступне:

1) індекс бурової установки характеризує основний технологічний спосіб буріння, її розмір і виконання;

2) кожна із зазначених характеристик отримує відповідний символ у вигляді букв і цифр;

3) індекс будується як комбінація символів.

Стандарт передбачає найменшу (для алмазного буріння свердловин малого діаметру) і найбільшу (при бурінні свердловин максимального діаметру) подачі промивної рідини, проміжні значення яких можуть бути отримані шляхом зміни числа ходів витискувача (поршня, плунжера) за допомогою коробки передач та застосування змінних робочих елементів (витискувачів) різних діаметрів.

Номінальна гідравлічна потужність відповідає поєднанню середніх значень подач та тисків нагнітання, за її величиною підбирається двигун для насоса основної комплектації. Максимальна гідравлічна потужність розраховується на отримання максимального тиску при максимальній подачі (ударно-обертальний спосіб буріння з застосуванням гідроударних машин, збільшення глибини свердловини).

Передбачено застосування насосів з різними двигунами, що дозволяє отримувати різні гідравлічні потужності (від номінальної до максимальної). Це дає можливість підбирати насос і двигун в поєднанні, яке найбільш повно буде відповідати конкретним геолого-технічним умов буріння.

Розрізняють картувальні, розвідувальні, розвідувально-експлуатаційні, експлуатаційні, спостережні та гідрогеологічні свердловини. Вимоги стандарту передбачають застосування таких способів буріння (установок): обертального без застосування очисних агентів («всуху») з використанням шнеків, ложкових і спіральних бурів (УГБ-ВС); обертального з прямою промивкою (УГБ-ВПП); обертального зі зворотним промиванням; ударно-канатного (УГБ-КК).

Допускається виготовлення установок з різними комбінаціями способів буріння.

Головним параметром при розробці ряду бурових установок (на нафту, газ) прийнята вантажопідйомність на гаку.

Приклад умовного позначення установки гідрогеологічного буріння 1-го класу для обертального методу як основного при бурінні «всуху»: установка УГБ-1ВС. У тому випадку, якщо установка поєднує комбінацію способів буріння, її позначають наступним чином: установка УГБК-1ВС.

Спеціалізація передбачає випуск бурового обладнання за окремими типами, придатного для конкретних умов буріння. Вона обмежує область застосування машини, спрощує її конструкцію, скорочує масу, знижує вартість виготовлення, підвищує продуктивність праці.

Спеціалізовані установки отримують економічно виправдане поширення при масовому виробництві. Наприклад, установки шнекового і вібраційного буріння широко застосовуються при бурінні сейсмічних, гідрогеологічних та інженерно-геологічних свердловин, так як обсяг буріння досягає значної величини (десятки міліонів метрів). Цілком виправдано при створенні спеціалізованих установок для розвідки розсипних родовищ в прибережних зонах морів і океанів у зв'язку з широким розвитком робіт у цьому напрямку, для буріння геофізичних свердловин і т. д.

Проте спеціалізація збільшує різнотипність бурових установок, так як вони випускаються невеликими серіями, що викликає значні труднощі при їх експлуатації - неможливе освоєння бурових установок обслуговуючим персоналом, погіршується постачання запасними частинами, немає можливості застосовувати на заводах складнішу технологічну оснастку, що впливає на якість і вартість виготовлення бурового обладнання. Все це відбивається на продуктивності буріння і вартості проходки свердловини.

Конструювання бурових машин і механізмів слід виконувати таким чином, щоб їх параметри максимально відповідали технології того чи іншого способу буріння та умов ведення робіт. Це можливо тільки при створенні уніфікованих комплексів.

Докладний аналіз стандартів говорить про те, що в межах кожного типорозміру можливе створення безлічі різновидів бурових установок з різними способами буріння, типом привода, транспортабельності і, як наслідок, за конструктивністю виконання. Отже, стандарти повинні розглядатися як основа для створення уніфікованого обладнання.

Уніфікація - це приведення машин до єдиної форми або системи. Вона набула широкого поширення в машинобудуванні, оскільки сприяє здешевленню виготовлення обладнання, скорочує номенклатуру виробів, спрощує експлуатацію обладнання і полегшує його освоєння і ремонт. Спеціалізація та уніфікація - поняття, що взаємовиключають один одного.

Уніфікована бурова установки складається з базової моделі і ряду її окремих модифікацій. Базова модель - основа комплексу; вона призначена для буріння в найпоширеніших умовах з використанням широко застосовуваних способів буріння.

Для роботи у специфічних умовах розробляються різні модифікації базової установки. Отже, декілька типів спеціалізованих установок можуть бути замінені одним уніфікованим комплексом.

Розрізняють внутрітипорозмірну, міжтипорозмірну та галузеву уніфікації.

При внутрітипорозмірній уніфікації обладнання в межах кожного типорозміру по потужності і вантажопідйомності розробляється у вигляді агрегатованих комплексів уніфікованих вузлів та елементів, різні поєднання яких дозволяють отримати модифікації установок з необхідними параметрами.

Основою такого комплексу є група вузлів приводу і трансмісії, обов'язкова для всіх модифікацій, а змінними вузлами - пари шестерень або елементи ланцюгових і клинопасових передач, обертачі з різними діапазонами частот обертання і крутних моментів, прохідними отворами під бурильні або обсадні труби, механізми подачі, лебідки.

Можливо різне виконання обладнання по транспортабельності – розбірна установка може монтуватися на санях у складі пересувної установки або на самохідній транспортній базі.

Створення агрегатованих комплексів уніфікованих вузлів дає можливість поєднувати в одній модифікації декілька способів буріння (установки обертального буріння можуть комплектуватися знімними ударними механізмами, а установки ударно-канатного буріння - знімними обертасами).

Міжтипорозмірна уніфікація полягає в застосуванні одних і тих самих деталей і вузлів (лебідки, обертачі тощо) в установках суміжних типорозмірів. Важливим фактором її застосування, як і внутрітипорозмірній уніфікації, є наявність індивідуального гідроприводу робочих органів бурових установок, що дозволяє обмежувати приводну потужність за допомогою розрахованих на певний тиск масла запобіжних клапанів гідросистеми.

Міжгалузева уніфікація полягає в застосуванні уніфікованих вузлів і деталей не тільки в буровому машинобудуванні, а й в інших галузях промисловості (автомобілебудування, верстатобудування та ін.). Прикладом міжгалузевої уніфікації можуть бути коробки швидкостей, муфти зчеплення і масляні насоси, сконструйовані для автомобілів, але застосовуються також у бурових установках (коробки швидкостей, головного фрикціона і маслонасоса для приводу гідросистеми).

Науково-технічний прогрес у бурінні пов'язаний з масовим впровадженням прогресивних технологічних способів і створенням технічних засобів, що дозволяють найбільш повно використовувати їх переваги та можливості. Сюди відносять бурове обладнання, що відповідає вимогам застосування різних способів буріння і гірничо-технічних умов, а також спеціалізовані технічні засоби – породоруйнуючий інструмент, високочастотні гідроударні машини, снаряди зі знімними кернопрйомниками та ін. Все це в поєднанні з провідною організацією праці дозволяє досягати високих техніко–економічних і якісних показників.

Водночас слід мати на увазі, що прогрес в області науки і техніки і вдосконалення технології виконання виробничих процесів сприяють швидкому моральному старінню машин. Порівняно за короткий термін машина морально застаріває і стає недосконалою - її якісні і кількісні показники не відповідають новим вимогам техніки і технології виробництва, тобто подальша експлуатація такої машини стає нерентабельною. Тому застарілі машини слід своєчасно замінювати новими, більш досконалими.

Основні напрямки розвитку сучасного бурового машинобудування мають головну мету - досягнення високої продуктивності машин і мінімальної їх вартості при одночасному забезпеченні високої якості робіт.

Ряд інших напрямів в розвитку машинобудування (технологія виготовлення, мінімальна витрата матеріалів і ін.) носить залежний характер, хоча їх значення також важливе.

Дата добавления: 2013-12-14